CN109211455A - 一种同步带张紧力的测量方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种同步带张紧力的测量方法、系统及设备。测量方法包括：采集振动频率步骤，基于非接触式探头采集同步带的振动频率信号；计算实际张紧力步骤，根据同步带的质量、带轮中心距和振动频率计算同步带的实际张紧力；比较张紧力步骤，将实际张紧力与预设的标准张紧力进行比较；调节带轮中心距步骤，基于实际张紧力和标准张紧力的比较进行判断，当实际张紧力落在预设的标准范围外时，调节同步带的从动轮的位置从而调节带轮中心距，直到实际张紧力落在标准范围内。本发明实现了同步带张紧力的可量化测量调节，适用于在不同场合的环境和空间下进行同步带张紧力的精准校核，进一步提高了测量的准确性和可靠度。

Description

一种同步带张紧力的测量方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及同步带张紧力的测量方法，特别是涉及应用于测量机上的一种同步带张紧力的测量方法、系统及设备。

背景技术

桥移动式测量机各直线轴的传动方式主要包括同步带传动、摩擦轮传动、钢带传动等方式，其中同步带方式最为普遍，桥移动式三坐标测量机多采用啮合型同步带传动，在保证一定传动功率的前提下，其经济性和工艺性更优。

为了使同步带长期精确的进行传动，其张紧力的准确测量并调整是一个关键问题。同步带张紧可通过张紧轮张紧或主从带轮中心距可调等方式实现，考虑到空间安装布局及调整便利性，一般测量机上的从动轮安装位置设计成可调方式的结构，通过调节从动轮安装位置进行同步带的张紧力调节。

现有技术中，测量机同步带张紧一般是由装配钳工根据自身经验对其进行调整，调整张紧力的评定依据一般由装配钳工结合自身经验确定，实践中一台测量机的皮带张紧力可能会经过不同的调试人员进行校准调试，而仅凭个人经验的校准调试方式没有量化标准，其精度稳定性也很难考量。因此，为满足不同场合下调整同步带张紧力，发明人提供了一种可量化测量同步带张紧力的测量方法、系统及设备。

发明内容

本发明实施例提供了一种同步带张紧力的测量方法、系统及设备，该测量方法能够在不同调试场合下可量化的测量和调节同步带的张紧力，解决了人工调试过程不可量化、准确度低的问题。

第一方面，本发明的实施例提出了一种同步带张紧力的测量方法，该测量方法包括：

采集振动频率，基于非接触式探头采集所述同步带的振动频率信号；

计算实际张紧力，根据所述同步带的质量、带轮中心距和所述振动频率计算所述同步带的实际张紧力；

比较张紧力，将所述实际张紧力与预设的标准张紧力进行比较；

调节带轮中心距，基于所述实际张紧力和所述标准张紧力的比较进行判断，当所述实际张紧力落在预设的标准范围外时，调节所述同步带的从动轮的位置从而调节所述带轮中心距，直到所述实际张紧力落在所述标准范围内。

在第一种可能的实现方式中，所述采集振动频率的方法包括：

在非工作状态下，敲击所述同步带时，使所述同步带产生自然振荡；

将所述非接触式探头靠近但不接触振荡的所述同步带，向所述同步带的表面发射检测射线；

所述非接触式探头的传感器接收来自于所述同步带表面的自然振动反射信号，获得所述同步带的振动频率。

结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述计算实际张紧力的方法包括：

基于同步带质量、带轮中心距和振动频率，构建计算张紧力的运算关系；

输入待测的所述同步带的质量和带轮中心距，基于所述同步带的质量、带轮中心距、所述振动频率和所述计算张紧力的运算关系，获得所述实际张紧力。

结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述比较张紧力的方法包括：

基于所述同步带的质量、理论带轮中心距和振动频率，获得所述预设的标准张紧力，并预设张紧力标准阈值；

将所述实际张紧力和所述标准张紧力进行差值或者商值计算；

将所述差值或者所述商值与所述张紧力标准阈值进行对比判断。

结合上述可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述调节带轮中心距的方法包括：

调节所述从动轮的位置，同时观察所述从动轮的调节轴的速度环和电流环的波形界面；

当所述调节轴的速度环和电流环均落在允许范围内时，设定所述带轮中心距已调整好，停止调节所述从动轮的位置；

基于调整好的所述带轮中心距，获得相应的振动频率，迭代运行计算所述同步带的实际张紧力，直到所述实际张紧力落在所述标准范围内，完成所述带轮中心距的调节。

第二方面，提供了一种同步带张紧力的测量系统，所述系统包括：

采集振动频率模块，配置有非接触式探头，用于采集所述同步带的振动频率信号；

计算张紧力模块，被配置为根据所述同步带的质量、带轮中心距和所述振动频率计算所述同步带的实际张紧力；

比较张紧力模块，被配置为将所述实际张紧力与预设的标准张紧力进行比较；

调节带轮中心距模块，被配置为基于所述实际张紧力和所述标准张紧力的比较进行判断，当所述实际张紧力落在预设的标准范围外时，调节所述同步带的从动轮的位置从而调节所述带轮中心距，直到所述实际张紧力落在所述调节范围内。

第三方面，提供了一种同步带张紧力的测量设备，该设备用于进行第一方面的张紧力测量，该设备包括张紧力测量仪、中控显示器和同步带控制系统。其中：

所述张紧力测量仪，包括输入按键、非接触式探头、数据处理器和数字显示器，所述输入按键包括启动键、质量输入键和距离输入键，所述非接触式探头上设有激光传感器，用于获得所述同步带的振动频率信号，所述数据处理器用于处理所述振动频率信号并计算所述同步带的张紧力，所述数字显示器用于显示质量、距离、振动频率和张紧力的数据；

所述中控显示器，包括从动轮调节轴的速度环和电流环的波形显示界面；

所述同步带控制系统，包括第二方面所述的同步带张紧力的测量系统，所述同步带张紧力的测量系统与所述张紧力测量仪和所述中控显示器分别电连接。

综上，本发明提供的一种同步带张紧力的测量方法、系统及设备，采用采用非接触式探头采集同步带的振动频率，通过同步带的质量、带轮中心距和振动频率计算张紧力的运算关系能够获得准确的实际张紧力，通过实际张紧力与理论张紧力的可量化数据对比进行带轮中心距的调节，实现了同步带张紧力的可量化测量调节，适用于在不同场合的环境和空间下进行同步带张紧力的精准校核，进一步提高了测量的准确性和可靠度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明同步带张紧力的测量方法的一种实施例的流程示意图。

图2是本发明同步带张紧力的测量系统的实施例的功能结构示意图。

图3是本发明同步带张紧力的测量设备的实施例的结构示意图。

图中：

1-张紧力测量仪；2-中控显示器；3-非接触式探头；4-同步带；5-主动轮；6-从动轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

测量机同步带的张紧力测量方法主要基于振动弦理论即利用同步带在受外力作用时产生振动，同步带刚开始会在多种模式中振动，但是高频率振动要比基础频率振动衰减的快一些，这样，保留下来的连续正弦波形便对应了同步带的张紧力，因而能够获得关于同步带的振动频率和张紧力的映射关系。经论证，同步带的张紧力与同步带的质量、带轮中心距和振动频率相关，通过同步带张紧力的可量化测量能够调节带轮中心距，进而能够实现同步带的张紧校核调整。

图1是本发明的同步带张紧力的测量方法的一种实施例的流程示意图，如图1所示，张紧力的测量方法包括步骤S101-步骤S104。

在步骤S101中，采集振动频率，基于非接触式探头采集同步带的振动频率信号。

在本步骤中，首先需要使待测同步带产生振动，通过非接触式探头采集该振动的同步带的振动频率信号，由于非接触式探头采集信号的方式对于空间和环境的要求低，能够方便在不同空间和环境下测量。同时不接触的采集信息方式避免了探头对同步带振动的干扰，以及避免了因经常接触产生摩擦力损伤采集信号的探头或损伤同步带，采用非接触式间接解决了了接触式采集信号导致测量结果不准的问题。

在步骤S102中，计算实际张紧力，根据同步带的质量、带轮中心距和振动频率计算同步带的实际张紧力。

确定规格型号的同步带，其同步带的质量是定值，带轮中心距根据实际可获得实时的距离数值，根据张紧力的公式计算张紧力：，式中，

T：同步带张紧力，N ；

M：同步带的质量，kg/m；

L：同步带的带轮中心距，m；

F：同步带的振动频率，Hz。

在步骤S103中，比较张紧力，将步骤S102中计算所得的实际张紧力与预设的标准张紧力进行比较。

在本步骤中，预设的标准张紧力与同步带的规定型号有关，确定的测量机上同步带的参数是定值，其同步带的质量、带轮中心距、同步带自然振动的振动频率是确定的，因此将可确定的标准张紧力作为预设的参照，将实际张紧力与该预设的标准张紧力进行比较更加准确可靠。

在步骤S104中，调节带轮中心距，基于实际张紧力和标准张紧力的比较进行判断，当实际张紧力落在预设的标准范围外时，调节同步带的从动轮的位置从而调节带轮中心距，直到实际张紧力落在标准范围内。

在本步骤中，通过在上述步骤中将实际张紧力和预设的标准张紧力进行比较，从而判断是否需要调节同步带的张紧，同步带张紧力调节的最基本要求是使同步带在传输中不能抖动，运行平稳，一般需预设一个标准范围，落在标准范围外时进行相应的调节，具体地，主动轮位置不变，调节从动轮的位置从而调节了带轮中心距，直到实际张紧力落在标准范围内时，不需要再进行调整即可停止调整操作。

由步骤S101—S104可知，通过非接触式的探头采集振动频率，结合同步带的各理论参数计算张紧力，从而判断调节同步带的带轮中心距，实现了同步带的可量化、标准化的调节，杜绝了仅凭个人经验造成的同步带张紧力调节不准的问题，同时非接触式的探头具有更强的灵活性，适用于不同环境和空间的使用。

作为一种可选实施例，具体地，由步骤S101采集振动频率的方法还可以包括以下步骤：

步骤S1011，在非工作状态下，敲击同步带时，使同步带产生自然振荡。具体地，可通过外力敲击同步带，使同步带能在自然振动模式下振动。

步骤S1012，将非接触式探头靠近但不接触振荡的同步带，向同步带的表面发射检测射线。具体地，只要在同步带的正上方一定位置处发射检测射线即可，可以是同步带的中间正上方，也可以是两侧其他位置的正上方，本发明不做限制。

步骤S1013，非接触式探头的传感器接收来自于同步带表面的自然振动反射信号，获得同步带的振动频率。通过非接触式探头集合了检测射线的发射功能和反射信号的接收功能，有利于硬件装置设计的紧凑，使用更便捷。

作为另一种可选实施例，具体地，步骤S102中计算实际张紧力的方法还可以包括以下步骤：

步骤S1021，基于同步带质量、带轮中心距和振动频率，构建计算张紧力的运算关系。具体地，可预设关于张紧力的计算公式的算法程序，通过运算该算法程序能够快速准确的获得张紧力的计算值。

步骤S1022，输入待测的同步带的质量和带轮中心距，基于同步带的质量、带轮中心距、振动频率和以上计算张紧力的运算关系，获得同步带的实际张紧力。具体地，同步带的质量可查询相应手册，带轮中心距可通过设计手册或者实际测量获得，振动频率由非接触式探头采集获得。

作为另一种可选实施例，具体地，步骤S103中比较张紧力的方法还可以包括以下步骤：

步骤S1031，基于同步带的质量、理论带轮中心距和振动频率，获得预设的标准张紧力，并预设张紧力调节阈值。具体地，可通过张紧力的算法公式获得标准张紧力并预设为参照，调节阈值可以按照测量机的要求进行设定。

步骤S1032，将实际张紧力和标准张紧力进行差值或者商值计算。具体地，可根据张紧力标准阈值进行相应的差值或者商值进行比较计算。

步骤S1033，将差值或者商值与张紧力标准阈值进行对比判断。具体地，判断以上步骤的值是否落在标准阈值的范围内，从而根据判断结果对从动轮的位置进行调节。

作为其他可选实施例，具体地，步骤S104中调节带轮中心距的方法还可以包括以下步骤：

步骤S1041，调节从动轮的位置，同时观察该从动轮的调节轴的速度环和电流环的波形界面。具体地，可在调节的同时通过相应的显示界面进行直观观察。

步骤S1042，当调节轴的速度环和电流环均落在允许范围内时，设定带轮中心距已调整好，停止调节从动轮的位置。具体地，超调量一般不超过5%，当然该范围越小越代表接近于标准值，误差越小，张紧力的调节越准。

步骤S1043，基于调整好的带轮中心距，获得相应的振动频率，迭代运行计算所述同步带的实际张紧力，直到所述实际张紧力落在所述标准范围内，完成所述带轮中心距的调节。通过迭代运算，可以进一步校核，修正调节误差，能够使同步带的调节更准确。

图2是本发明同步带张紧力的测量系统实施例的功能结构示意图。

如图2所示，该测量系统至少包括：采集振动频率模块、计算张紧力模块、比较张紧力模块和调节带轮中心距模块。其中，采集振动频率模块，配置有非接触式探头，用于采集同步带的振动频率信号；计算张紧力模块，被配置为根据同步带的质量、带轮中心距和振动频率计算同步带的实际张紧力；比较张紧力模块，被配置为将实际张紧力与预设的标准张紧力进行比较；调节带轮中心距模块，被配置为基于实际张紧力和标准张紧力的比较进行判断，当实际张紧力落在预设的标准范围外时，调节同步带的从动轮的位置从而调节带轮中心距，直到实际张紧力落在标准范围内。

进一步地，采集振动频率模块包括：同步带振荡单元、发射检测射线单元和接收反射信号单元。其中，同步带振荡单元，被配置为在非工作状态下，敲击同步带时，使同步带产生自然振荡；检测射线单元，将非接触式探头靠近但不接触振荡的同步带时，被配置为向同步带的表面发射检测射线；接收反射信号单元，被配置为非接触式探头的传感器接收来自于同步带表面的自然振动反射信号，获得同步带的振动频率。

进一步地，计算张紧力模块包括：运算关系构建单元和张紧力计算单元。其中，运算关系构建单元被配置为基于同步带质量、带轮中心距和振动频率，构建计算张紧力的运算关系；张紧力计算单元，被配置为输入待测的同步带的质量和带轮中心距，基于同步带的质量、带轮中心距、振动频率和计算张紧力的运算关系，获得实际张紧力。

进一步地，比较张紧力模块包括：预设标准张紧力单元、差值或商值计算单元和对比判断单元。其中，预设标准张紧力单元，被配置为基于同步带的质量、理论带轮中心距和振动频率，获得预设的标准张紧力，并预设张紧力标准阈值；差值或商值计算单元，将实际张紧力和标准张紧力进行差值或者商值计算；对比判断单元，被配置为将差值或者商值与张紧力标准阈值进行对比判断。

进一步地，调节带轮中心距模块包括：界面显示单元、调停范围设定单元和迭代运算单元。其中，界面显示单元，被配置为调节从动轮的位置时，用于同时观察从动轮的调节轴的速度环和电流环的波形界面；调停范围设定单元，被配置为当调节轴的速度环和电流环均落在允许范围内时，设定带轮中心距已调整好，停止调节从动轮的位置；迭代运算单元，被配置为基于调整好的带轮中心距，获得相应的振动频率，迭代运行计算所述同步带的实际张紧力，直到所述实际张紧力落在所述标准范围内，完成所述带轮中心距的调节。。

图3是本发明同步带张紧力的测量设备的实施例的功能结构示意图。

如图3所示，该设备用于进行同步带张紧力的测量，设备包括通过电连接的张紧力测量仪1、中控显示器2和同步带控制系统。其中，张紧力测量仪1包括输入按键、非接触式探头3、数据处理器和数字显示器，输入按键包括启动键、质量输入键和距离输入键，非接触式探头3上设有激光传感器，用于获得同步带4的振动频率信号，数据处理器用于处理振动频率信号并计算同步带4的张紧力，数字显示器用于显示质量、距离、振动频率和张紧力的数据；中控显示器2包括从动轮6调节轴的速度环和电流环的波形显示界面，同步带控制系统包括本图2示例的同步带张紧力的测量系统，该同步带张紧力的测量系统与张紧力测量仪1和中控显示器2分别电连接。实践中，中控显示器2和测量系统可以设在测量机上，也可以设在远程控制室内，本发明对此不做限制。

使用时，将张紧力测量仪1靠近同步带4的正上方，敲击同步带4，使其振荡，打开启动键，通过非接触式探头3可收集同步带4的自然振动频率，通过质量输入键输入同步带4的质量，通过距离输入键输入主动轮5和从动轮6之间的带轮中心距，再经过数据处理器进行运算获得张紧力的数据并能在数字显示器上显示，判断出该张紧力是否在标准范围内，当需要调节时，调节从动轮6的位置，相当于调节了带轮中心距的大小，直到张紧力符合要求而不需要再调节，在调节从动轮6的过程中，中控显示器2上能实时显示从动轮6的调节轴的速度环和电流环等，作为调节的参照，同步带控制系统也能够控制测量仪1和中控显示器2。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置和设备的实施例而言，相关之处可参见方法实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (11)

1.一种同步带张紧力的测量方法，其特征在于，所述方法包括：

采集振动频率，基于非接触式探头采集所述同步带的振动频率信号；

计算实际张紧力，根据所述同步带的质量、带轮中心距和所述振动频率计算所述同步带的实际张紧力；

比较张紧力，将所述实际张紧力与预设的标准张紧力进行比较；

调节带轮中心距，基于所述实际张紧力和所述标准张紧力的比较进行判断，当所述实际张紧力落在预设的标准范围内外时，调节所述同步带的从动轮的位置从而调节所述带轮中心距，直到所述实际张紧力落在所述标准范围内。

2.根据权利要求1所述的同步带张紧力的测量方法，其特征在于，所述采集振动频率的方法包括：

在非工作状态下，敲击所述同步带时，使所述同步带产生自然振荡；

将所述非接触式探头靠近但不接触振荡的所述同步带，向所述同步带的表面发射检测射线；

所述非接触式探头的传感器接收来自于所述同步带表面的自然振动反射信号，获得所述同步带的振动频率。

3.根据权利要求1或2所述的同步带张紧力的测量方法，其特征在于，所述计算实际张紧力的方法包括：

基于同步带质量、带轮中心距和振动频率，构建计算张紧力的运算关系；

输入待测的所述同步带的质量和带轮中心距，基于所述同步带的质量、带轮中心距、所述振动频率和所述计算张紧力的运算关系，获得所述实际张紧力。

4.根据权利要求1所述的同步带张紧力的测量方法，其特征在于，所述比较张紧力的方法包括：

基于所述同步带的质量、理论带轮中心距和振动频率，获得所述预设的标准张紧力，并预设张紧力标准阈值；

将所述实际张紧力和所述标准张紧力进行差值或者商值计算；

将所述差值或者所述商值与所述张紧力标准阈值进行对比判断。

5.根据权利要求1所述的同步带张紧力的测量方法，其特征在于，所述调节带轮中心距的方法包括：

调节所述从动轮的位置，同时观察所述从动轮的调节轴的速度环和电流环的波形界面；

当所述调节轴的速度环和电流环均落在允许范围内时，设定所述带轮中心距已调整好，停止调节所述从动轮的位置；

基于调整好的所述带轮中心距，获得相应的振动频率，迭代运行计算所述同步带的实际张紧力，直到所述实际张紧力落在所述标准范围内，完成所述带轮中心距的调节。

6.一种同步带张紧力的测量系统，其特征在于，所述系统包括：

采集振动频率模块，配置有非接触式探头，用于采集所述同步带的振动频率信号；

计算张紧力模块，被配置为根据所述同步带的质量、带轮中心距和所述振动频率计算所述同步带的实际张紧力；

比较张紧力模块，被配置为将所述实际张紧力与预设的理论标准张紧力进行比较；

调节带轮中心距模块，被配置为基于所述实际张紧力和所述标准张紧力的比较进行判断，当所述实际张紧力落在预设的标准范围外时，调节所述同步带的从动轮的位置从而调节所述带轮中心距，直到所述实际张紧力落在所述调节范围内。

7.根据权利要求6所述的同步带张紧力的测量系统，其特征在于，所述采集振动频率模块包括：

同步带振荡单元，被配置为在非工作状态下，敲击所述同步带时，使所述同步产生自然振荡；

发射检测射线单元，将所述非接触式探头靠近但不接触振荡的所述同步带时，被配置为向所述同步带的表面发射检测射线；

接收反射信号单元，被配置为所述非接触式探头的传感器接收来自于所述同步带表面的自然振动反射信号，获得所述同步带的振动频率。

8.根据权利要求6或7所述的同步带张紧力的测量系统，其特征在于，所述计算张紧力模块包括：

运算关系构建单元，被配置为基于同步带质量、带轮中心距和振动频率，构建计算张紧力的运算关系；

张紧力计算单元，被配置为输入待测的所述同步带的质量和带轮中心距，基于所述同步带的质量、带轮中心距、所述振动频率和所述计算张紧力的运算关系，获得所述实际张紧力。

9.根据权利要求6所述的同步带张紧力的测量系统，其特征在于，所述比较张紧力模块包括：

预设理论张紧力单元，被配置为基于所述同步带的质量、理论带轮中心距和振动频率，获得所述预设的标准张紧力，并预设张紧力标准阈值；

差值或商值计算单元，将所述实际张紧力和所述标准张紧力进行差值或者商值计算；

对比判断单元，被配置为将所述差值或者所述商值与所述张紧力标准阈值进行对比判断。

10.根据权利要求6所述的同步带张紧力的测量系统，其特征在于，所述调节带轮中心距模块包括：

界面显示单元，被配置为调节所述从动轮的位置时，用于同时观察所述从动轮的调节轴的速度环和电流环的波形界面；

调停范围设定单元，被配置为当所述调节轴的速度环和电流环均落在允许范围内时，设定所述带轮中心距已调整好，停止调节所述从动轮的位置；

迭代运算单元，被配置为基于调整好的所述带轮中心距，获得相应的振动频率，迭代运行计算所述同步带的实际张紧力，直到所述实际张紧力落在所述标准范围内，完成所述带轮中心距的调节。

11.一种同步带张紧力的测量设备，其特征在于，所述设备用于进行权利要求1-5任一项所述的张紧力测量，所述设备包括通过张紧力测量仪、中控显示器和同步带控制系统，其中：

所述张紧力测量仪，包括输入按键、非接触式探头、数据处理器和数字显示器，所述输入按键包括启动键、质量输入键和距离输入键，所述非接触式探头上设有激光传感器，用于获得所述同步带的振动频率信号，所述数据处理 器用于处理所述振动频率信号并计算所述同步带的张紧力，所述数字显示器用于显示质量、距离、振动频率和张紧力的数据；

所述中控显示器，包括从动轮调节轴的速度环和电流环的波形显示界面；

所述同步带控制系统，包括权利要求6-10任一项所述的同步带张紧力的测量系统，所述同步带张紧力的测量系统与所述张紧力测量仪和所述中控显示器分别电连接。